1、观测系统的面元划分与覆盖次数计算第 33 卷第 1 期2008 年 1 月煤炭JOURNAL0FCHINACOALSOCIETYVo1.33No.1Jan.2008文章编号:02539993(2008)Ol 一 005504观测系统的面元划分与覆盖次数计算彭苏萍,何登科,勾精为,刘万金(1.中国矿业大学( 北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室,北京 100083;2.中国煤炭地质总局地球物理勘探研究院,河北涿州072752)摘要:对于不同速度比和不同的炮(检波)点距的观测系统设计,目前仍然没有一个可行的方案.提出共炮点转换点距和共检波点转换点距的概念,通过分析各个炮(检波)点对均匀覆盖面元的
2、贡献情况,总结并提出了转换波观测系统设计中面元划分与覆盖次数计算方法,该方法适用于不同速度比和炮(检波)点距的观测系统设计.关键词:观测系统;面元划分;共炮点转换点距;共检波点转换点距中图分类号:P631.4 文献标识码:ABinningandfoldcalculationforconvertedwavesurveyPENGSuping,HEDengke,GOUJingwei,LIUWan-jin(1.StateKeyLaboratoryofCoalResourcesandSafeMining,ChinaUniversityofMiningandTechnology(Beijing),Beij
3、ing100083,China;2.GeophysicalProspectingInstitate,ChinaNationalAdministrationofCoalGeology,Zhnozhou072752,China)Abstract:Therewasnotafeasiblesolutionfordesigningseismicsurvey.ProposednotionsofCommonSourceConversionPointInterval(CSCPInterva1)andCommonReceiverConversionPointInterval(CRCPInterva1)andst
4、udiedthefoldcontributionofeverysourceandeveryreceiveronthesmoothbins.Thenprovidedafeasiblemethodtodesignsurveyfordifferentvelocityratio,differentsourcegriddimensionanddifferentreceiverddimension.Keywords:surveysystem;binning;CSCPInterval;CRCPinterval在转换波地震勘探中,由于纵波速度.和横波速度的不同,转换波的转换点位置偏离炮检距中点,而且转换点偏离
5、距离受.与的比值影响.另外面元划分和覆盖次数的计算方法没有纵波观测系统那样简单,这些就是转换波观测系统设计的难点所在.Lawton(1993,1994,1995)研究发现,如果检波(炮)线间距分别是炮 (检波) 点间距的整数倍,并且转换波面元尺寸与纵波相同的话,转换波面元上的覆盖次数将急剧振荡;同时指出,当炮线距是检波点距的偶数倍时 ,在平行于炮线的面元上将出现零次覆盖的条带,如果是奇数倍时,条带会有所缩小.后来 Cordsen 和 Lawton(1996)在研究又指出,假定 Vp/=2.0 不变,可针对炮线或检波线方向上 3 种不同检波(炮)线间距与炮(检波)点间距比例划分不同的面元大小,设
6、计出均匀覆盖的转换波勘测系统.但是,由于目前还没有一个可行的转换波观测系统设计方法,因此,针对不同地区不同的纵,横波速度比和不同的炮(检波)点间距,转换波观测系统的设计仍然很难.收稿日期:20070317 责任编辑:毕永华基金项目:国家重点基础研究发展计划(973)资助项目(2002CB211707,2006CB202209,2006CB202210);国家自然科学基金重大项目(50490271);“十五“国家科技攻关重点项目(2001BA803B0403);国家创新研究群体基金资助项目(50221402);教育部“长江学者和创新团队发展计划“ 资助项目(IRT0408);国家杰出青年基金资助
7、项目(50025413); 教育部科学技术研究重大项目(306002)作者简介:彭苏萍(1959 一),男,江西萍乡人,教授,博士,博士生导师.Tel:01062331321,Email:煤炭 2008 年第 33 卷本文基于转换点的近似计算提出共炮点转换点距和共检波点转换点距的概念,通过分析各个炮(检波)点对均匀覆盖面元的贡献情况,总结并提出了转换波观测系统设计中面元划分与覆盖次数计算方法.1 共炮点转换点距和共检波点转换点距由于三维观测系统面元上的覆盖次数可以由其 2 条正交的二维面元上的覆盖次数求积得到,因此为了便于设计和分析,可以将三维观测系统分解成 2 条二维测线来进行研究.在二维测
8、线上,渐近转换点的位置可用其偏移炮点的距离来确定,即X=S+,(1)式中,s 为炮点的位置;卢=p/(+.);X 为炮检距.当固定某一炮点位置 s,求接收其信号的两相邻检波点所对应的转换点间距 AX,有AXs=X 一.,一X 一=(S+)一(S+)=S+卢(+AR)一(S+卢 J)=EAR,(2)式中,X,.分别为第 i 炮点与第,+1 检波点之间的炮检距(图 1);AR 为检波点间距;AX 为共炮点转Xc.iXcXcl+Xc图 1PSV 反射(/v=2)Fig.1ThereflectionofPSVwavefromahorizontalinterface(/v=2)换点距.同样,称被某一检波
9、点接收的两相邻炮点所对应的转换点间距 AX 为共检波点转换点距,即AX,=X.,一X.=(S+l+卢+1.f)一(S+ 卢,f)=+1.,I.,(S+AS)+卢( 置 ,一 AS)一 (S+)=(1 一卢)AS,(3)式中,AS 为炮点距.2 最小面元边长的确定首先选择的面元大小应考虑目标尺度,由倾角推算的最高无混叠频率和横向分辨率 3 个因素,相关的3 个原则详细阐述可查阅陆上三维地震勘探的设计与施工.其次可以分 4 种情况来选择最小面元边长.(1)当 Ax=kAX(k 为整数)时,说明共炮点转换点比共检波点转换点密集,且有规律展布,因此可以选择 AX 为最小面元边长从而获得均匀分布,当然在
10、满足最小面元边长三原则_5 前提下,也可以取 AX 的整数倍数为面元边长(下同).(2)当 Ax=hAX(h 为整数)时,说明共检波点转换点比共炮点转换点密集,可以选择AX,为最小面元边长.(3)如果 Ax,和 AX 没有倍数关系 ,但有公约数,则可选择其最大公约数为最小面元边长.(4)如果上述关系都不满足,则可以选择两者中的较大值为最小面元边长.3 面元划分与覆盖次数以 m 个炮点和/7,个检波点所组成的测线为例来研究如何划分面元.首先要清楚转换点在测线上的位置展布,才能知道哪个范围是最大覆盖次数区域,该区域内是所有炮点对应的绝大部分转换点都有贡献,还是第 1 炮点和第 m 炮点至多有一个对
11、应的转换点有贡献 ;与之相对应的,也可以说要清楚是第 1 检波点和第/7,检波点至多有一个对应的转换点有贡献,还是所有检波点对应的绝大部分转换点都有贡献.如此才能有针对性地选择划分面元.也即是说面元划分方法可以分为下列 2 种:第 1 期彭苏萍等:观测系统的面元划分与覆盖次数计算 57(1)当(m 一 1)AX(凡一 1)AX 时,即最末一个炮点与第 1 个检波点所对应的转换点坐标小于第 1 个炮点与最末一个检波点所对应的转换点坐标,说明所有炮点对应的绝大部分转换点都有贡献,最大覆盖次数区域可以从地下转换点叠加图(图 2(a)上清晰看到,此时的最大覆盖次数取决于炮点的多少,面元划分以共检波点转
12、换点距为基准,假如选取面元大小为曰,则最大覆盖次数=,如果LS/m 为整数,说明该测线上覆盖次数是均匀分布的. 如果一不是整数,可以适当调整炮点个数,炮(检波)点间距或者面元大小,重新设计观测系统.第 1 炮点.:共炮点转换点 Q 口 Q:口第 2 炮点一共炮点转换点卫-二j共箍黩点釜:i 最大覆盖次数区域 jI-?j共箍点证:l第 2 炮点:一共炮点转换点 Qi:口;口共箍熬盘一共炮点转换点.:c-一 i 次数区域(b)图 2 第 1,2 类观测系统的地 F 转换点叠加Fig.2Thefirstandsecondtypeofstackingwithsubsurfaceconversionpo
13、int(2)当(m 一 1),(凡一 1)时,即最末一个炮点与第 1 个检波点所对应的转换点最标等于或大于第 1 个炮点与最末一个检波点所对应的转换点坐标,说明所有检波点对应的绝大部分转换点都有贡献,最大覆盖次数区域如图 2(b)所示,此时的最大覆盖次数取决于检波点的多少,面元划分以共炮点转换点距为基准,假如选取面元大小为 B,则最大覆盖次数 N,如果为整数,说明该测线上覆盖次数是均匀分布的.4 观测系统设计实例以 2 个简单的二维测线为例.假定卢=vp/(+)=0.75,各测线的参数见表 1,从其综合平面图(图 3)上也能找到上述面元划分的思路;同时在 2 个正交方向上设定相同参数构成三维观
14、测,其覆盖次数分布如图 4 所示,可见 2 个观测系统都是均匀的.表 12 个二维测线的参数Table1Thevariablesoftwo2Dseismicsurveys5 结语在本研究的过程中,始终围绕观测系统的几何布置设计,主要集中探讨面元划分和覆盖次数计算方法,至于其它需要考虑的因素,比如地质结构,速度比,频带范围,信噪比等,都视为已经通过试验或计算取得,同时炮(检波) 点间距符合采样定律.通过在观测系统设计实践中不断验证,发现该设计方法正如文中所举的简单例子展示的一样,是能够一58 煤炭 2008 年第 33 卷vdO炮点检波点转换点测线 2m 一 m,0炮点检波点转换点图 3 测线
15、1,2 的综合平面图Fig.3ThefirstandsecondsurveySsketchwithsource-receiverpairsandtheirconvened-points18oO测线 118O360X|mx|m图 4 测线 1,2 所对应的观测系统覆盖次数分布F 谤 4Thefolddistributionofthefirstandsecondsurvey获得均匀覆盖的观测系统的,其设计原则适用于不同速度比和不同炮(检波)点间距的观测系统设计,当然也适用于纵波观测系统的设计(=0.5).参考文献:1LawtonDC.Optimumbinsizeforconverted-wave3
16、-DasymptoticmappingJ/OL.http./www.crewes.org/Reports/1993/199328.pdf.20030312/20070310.2LawtonDC.Acquisitiondesignfor3-DconvertedwavesJ/OL.http:/www.crewes.org/Reports/1994/199423.pdf.20030312/20070310.3LawtonDC,StewartRR,CordsenA,eta1.Advancesin3C-3DdesignforconvertedwavesJ/OL.http:/www.ClWe$.org/Reports/1995/199543.oaf.20030312/20070310.45CordsenA,LawtonDC.三分量三维地震勘测的设计A.美国勘探地球物理学家学会第 66 届年会论文集C.北京:石油工业出版社,1997.2526.CordsenA,Peirce,Jw.陆上三维地震勘探的设计与施工M.俞寿朋,译.河北:石油地球物理勘探局,1996.2429.本刊讯根据中国科学技术信息研究所 2006 年度中国科技论文与引文数据库(CSTPCD2006)统计结果,煤炭荣获 2006 年(第 6 届)“百种中国杰出学术期刊“称号.
